一种分析卤水溶液饱和度及化学平衡的方法及其应用技术

技术编号:5203807 阅读:515 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术属于地质勘探研究领域中对多组分水盐(岩)体系溶解平衡分析,尤其涉及一种对高卤水溶液或碳酸盐溶液,通过计算活度积与溶度积对比,用以判断溶液化学平衡进行的方向。本发明专利技术要求输入的是各离子的浓度,以及温度等数据,这对于普通的技术人员来说更加具体直观形象,容易实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地质勘探研究领域中对多组分水盐(岩)体系溶解平衡分析,尤其涉 及一种对0高卤水溶液或碳酸盐溶液,通过计算活度积与溶度积对比,用以判断溶液化学 平衡进行的方向。
技术介绍
现有技术中缺少计算矿物活度积并判断溶液化学平衡进行方向的方法,现有技术 中,计算矿物的活度积过程中,输入的数据不是各种离子的浓度,而是第二维利系数、第三 维利系数和各矿物的自由能,这对于普通的技术人员来说很难应用和操作。同时,分析高卤 水溶液的饱和度又是在地质研究和钾矿生产中是十分重要的。针对现有技术中的不足,发 明人进行了研发,进而解决了技术问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中存在的问题,经过多年研发,提出了一种分析卤水溶 液饱和度及化学平衡的方法。本专利技术计算溶液体系中各矿物的溶度积和活度积,用以判断 该溶液体系溶解平衡进行的方向,本方法的核心计算理论是Pitzer理论或Pitzer模型,又称离子特殊相互作用模 型,是Pitzer及其合作者在Guggenheimlcatchard方程组和Debye-Huckle方程基础上引 入硬心动力效应项发展起来的,其主要内容是计算溶液中离子的活度系数和溶剂的渗透系 数的半经验方程。经过许多研究者的应用和检验,证明Pitzer理论是目前为止预测零至高 浓度的溶液体系离子活度系数最准确的理论。本软件应用Pitzer理论,通过读取浓度、温 度数据,计算得到各离子的活度系数,然后通过再得到各矿物的活度积。通过与溶度积的对 比,可以判断溶液溶解平衡的进行方向。先介绍本专利技术中核心计算方法技术构成=Pitzer理论,Pitzer理论是计算活度系 数和溶剂的渗透系数的半经验公式。通过考查Guggenheimlcatchard方程组和Debye-Huckel理论中的硬心动力效 应,Pitzer(197;3)及合作者指出,电解质溶液的性质,如活度系数、渗透系数。可由一个“静 电”项加上一个用维利系数级数表示的“硬心”项来表示,级数中的维利系数是离子强度的 函数。而传统的Debye-Huckel电解质溶液理论在计算离子分布的静电能时,意识到了最近 距离(closest approach)距离a的作用,但在渗透压或其它性质的计算中忽略了硬心动力 效应。(Kirkwood的研究表明,传统的计算自由能的电离过程法也不能很好的解决这种硬心 动力效应。根据上述认识,借鉴Friedman及实验合作者和Card与Valleau在物理化学理论 上的最新进展,Pitzer及合作者得到了下述关键思路把Debye-Huckel模型和配分函数关 联到渗透压的表达式中,然后引入新的方程组建立其大幅度改进的半经方程。活度和渗透系数与溶液热力学性质密切相关,其方程不能违背热力学定律相。为保证这一点,Pitzer方程的建立从剩余自由能(实际自由能减去理想自由能)的维利展开 式开始。对包含nwkg溶剂和ni,nj,...摩尔溶质组份种类i,j,...的溶液的总剩余GilAs 自由能为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分析卤水溶液饱和度及化学平衡的方法,其特征在于,所述方法根据卤水溶液各离子浓度值和溶液温度值,应用离子特殊相互作用模型,得到各离子活度系数和活度积;根据所述活度积和溶度积的比值,判断所述卤水溶液的饱和度及化学平衡发展方向。

【技术特征摘要】
1.一种分析卤水溶液饱和度及化学平衡的方法,其特征在于,所述方法根据卤水溶液各离子浓度值和溶液温度值,应用离子特殊相互作用模型,得 到各离子活度系数和活度积;根据所述活度积和溶度积的比值,判断所述卤水溶液的饱和 度及化学平衡发展方向。2.根据权利要求1所述的一种分析卤水溶液饱和度及化学平衡的方法,其特征在于, 所述方法包括如下步骤a)提取卤水溶液样品;b)测定卤水溶液中各离子的浓度值,液体密度值;c)量取卤水溶液温度值;d)将上述步骤b和c中得到的数值输入离子特殊相互作用模型中,进行演算和求取,得 到各离子的活度系数和活度积;e)计算所述溶液的活度积和溶度积比值;f)判断卤水溶液饱和度和卤水溶液溶解平衡的进行方向若活度积与溶度积的比值 > 1,则表明卤水溶液已经过饱和,溶液中的离子将有析出的趋势;若活度积与溶度积的比 值< 1,则说明卤水溶液尚未饱和,还能够继续溶解固体骨架中的离子;g)输出结果。3.根据权利要求1和2所述的一种分析卤水溶液饱和度及化学平衡的方法,其特征在于,所述采用离子特殊相互作用模型为计算活度系数和溶剂的渗透系数的半经验公式,其 过程如下,i.将SMW模型的变温参数赋给下列数组SMWAB 04,6) ;SMWAC (8,6) ;SMWACTA (16, 5); SMWAFA(32,5) ;SMWAAF(4,5); .计算变温 Pitzer 方程参数Α0、β(0)ΜΧ、β (1)ΜΧ、β ...

【专利技术属性】
技术研发人员:李文鹏郝爱兵刘振英焦鹏程刘成林王文祥王石军陈永志
申请(专利权)人:中国地质环境监测院中国地质科学院矿产资源研究所
类型:发明
国别省市:11[中国|北京]

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